DNA脱氧核糖核酸,去氧核糖核酸,deoxyribonucleic acid
脱氧核糖核酸（英语：deoxyribonucleic acid，缩写：DNA）又称去氧核糖核酸，是一种生物大分子，可组成遗传指令，引导生物发育与生命机能运作。主要功能是信息储存，可比喻为“蓝图”或“配方”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与核糖核酸所需。带有蛋白质编码的DNA片段称为基因。其他的DNA序列，有些直接以本身构造发挥作用，有些则参与调控遗传信息的表现。
脱氧核糖核酸（DNA）的双股螺旋结构。在该结构中的原子是按元素进行颜色编码，还有两个碱基对的详细结构示于右下角
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为核苷酸，而糖类与磷酸借由酯键相连，组成其长链骨架。每个糖单位都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的信息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如核糖体RNA、小核RNA与小干扰RNA。
脱氧核糖核酸双股螺旋
在细胞内，DNA能组织成染色体结构，整组染色体则统称为基因组。染色体在细胞分裂之前会先行复制，此过程称为DNA复制。对真核生物，如动物、植物及真菌而言，染色体是存放于细胞核内；对于原核生物而言，如细菌，则是存放在细胞质中的拟核里。染色体上的染色质蛋白，如组蛋白，能够将DNA组织并压缩，以帮助DNA与其他蛋白质进行交用，进而调节基因的转录。
物理与化学性质
脱氧核糖核酸是一种由核苷酸重复排列组成的长链聚合物，宽度约22到24埃（2.2到2.4纳米），每一个单位则大约长3.3埃（0.33纳米）。在整个脱氧核糖核酸聚合物中，可能含有数百万个相连的核苷酸。例如人类细胞中最大的1号染色体中，就有2亿2千万个碱基对。通常在生物体内，脱氧核糖核酸并非单一分子，而是形成两条互相配对并紧密结合，且如藤蔓般地缠绕成双螺旋结构的分子。每个核苷酸分子的其中一部分会相互连结，组成长链骨架；另一部分称为碱基，可使成对的两条脱氧核糖核酸相互结合。所谓核苷酸，是指一个核苷加上一个或多个磷核苷则是指一个碱基加上一个糖类分子。
脱氧核糖核酸的化学结构。
脱氧核糖核酸骨架是由磷酸与糖类基团交互排列而成。组成脱氧核糖核酸的糖类分子为环状的2-脱氧核糖，属于五碳糖的一种。磷酸基团上的两个氧原子分别接在五碳糖的3号及5号碳原子上，形成磷酸双酯键。这种两侧不对称的共价键位置，使每一条脱氧核糖核酸长链皆具方向性。双螺旋中的两股核苷酸互以相反方向排列，这种排列方式称为反平行。脱氧核糖核酸链上互不对称的两末端一边叫做5'端，另一边则称3'端。脱氧核糖核酸与RNA最主要的差异之一，在于组成糖分子的不同，DNA为2-脱氧核糖，RNA则为核糖。
两股脱氧核糖核酸长链上的碱基以氢键相互吸引，使双螺旋形态得以维持。这些碱基可分为两大类，以5角及6角杂环化合物组合而成的一类称为嘌呤；只有一个6角杂环的则称为嘧啶[8]。组成脱氧核糖核酸的碱基，分别是腺嘌呤（adenine，缩写A）、胞嘧啶（cytosine，C）、鸟嘌呤（guanine，G）与胸腺嘧啶（thymine，T）。碱基、糖类分子与磷酸三者结合之后，便成为完整的核苷酸。还有一种碱基称为尿嘧啶（uracil，U），此种碱基比胸腺嘧啶少了一个位于环上的甲基，一般出现在RNA分子中，角色相当于脱氧核糖核酸里的胸腺嘧啶。通常在脱氧核糖核酸中，它会作为胞嘧啶的分解产物，或是CpG岛中还未经甲基化的胞嘧啶突变产物。少见的例外发现于一种称为PBS1的细菌病毒，此类病毒的脱氧核糖核酸中含有尿嘧啶[13]。在某些特定RNA分子的合成过程中，会有许多尿嘧啶在酶的作用下失去一个甲基，因而转变成胸腺嘧啶，这种情形大多出现于一些在构造上具有功能，或者具有酶能力的RNA上，例如转运RNA与核糖体RNA[14]。
脱氧核糖核酸片段结构动画，各种碱基水平排列于两条螺旋长链之间。
两股脱氧核糖核酸长链会以右旋方式交互缠绕成双螺旋结构，因为以磷酸联结而成的骨架位于外部，且两股之间会留下一些空隙，因此位于螺旋内部的碱基，即使从螺旋外侧依然可见（如右动画）。双螺旋的表面有两种凹槽（或称“沟”）：较大的宽22埃；较小的宽12埃。由于各个碱基靠近大凹槽的一面较容易与外界接触，因此如转录因子等能够与特定序列结合的蛋白质与碱基接触时，通常是作用在靠近大凹槽的一面。
碱基配对
一股脱氧核糖核酸上所具有的各类型含氮碱基，都只会与另一股上的一个特定类型碱基产生键结。此种情形称为互补性碱基配对。嘌呤与嘧啶之间会形成氢键，在一般情况下，A只与T相连，而C只与G相连。因此排列于双螺旋上的核苷酸，便以这种称为碱基对的方式相互联结。除此之外，与脱氧核糖核酸序列无关的疏水性效应，以及π重叠效应所产生的力，也是两股脱氧核糖核酸能维持结合状态的原因。由于氢键比共价键更容易断裂，这使双股脱氧核糖核酸可能会因为机械力或高温作用，而有如拉链一般地解开，这种现象被称为DNA变性。由于互补的特性，使位于双股序列上的信息，皆以双倍的形式存在，这种特性对于脱氧核糖核酸复制过程来说相当重要。互补碱基之间可逆且具专一性的交互作用，是生物脱氧核糖核酸所共同拥有的关键功能。
两种不同的碱基对分别是以不同数目的氢键结合：A-T之间有两条；G-C之间则有三条（见左图）。多一条氢键使GC配对的稳定性高于AT配对，也因此两股脱氧核糖核酸的结合强度，是由GC配对所占比例，以及双螺旋的总长度来决定。当脱氧核糖核酸双螺旋较长且GC含量较高时，其双股之间的结合能力较强；长度较短且AT含量较高时，结合能力则较弱。双螺旋上有某些部位必须能够轻易解开，这些部位通常含有有较多的AT配对，例如细菌启动子上一段含有TATAAT序列的普里布诺盒。在实验室中，若找出解开氢键所需的温度，也就是所谓熔点（Tm），便能计算出两股之间的结合强度。当脱氧核糖核酸双螺旋上所有的碱基配对都解开之后，溶液中的两股脱氧核糖核酸将分裂成独立的分子。单股脱氧核糖核酸分子并无固定的形体，但仍有某些形状较为稳定且常见。
正意与反意
一般来说，当一段脱氧核糖核酸序列之mRNA为翻译成蛋白质的RNA序列时，称为“正意”。而相对并互补的另一股序列，则称为“反意”。由于RNA聚合酶的作用方式，是根据模板上的信息来合成一段与模板互补的RNA片段，因此正意mRNA的序列实际上与脱氧核糖核酸上的正意股相同。在同一股脱氧核糖核酸上，可能同时会有属于正意和反意的片段。此外，反意RNA在原核生物或真核生物体内皆存在，但是其功能尚未明了。有研究认为，反意RNA可利用RNA与RNA之间的碱基配对，来调控基因的表现。
少数属于原核生物、真核生物、质粒或病毒的脱氧核糖核酸序列（后两者较前两者多），会由于正意股与反意股之间的差异难以区分，而产生重叠基因，这类脱氧核糖核酸序列具有双重功能，一方面能以5'往3'的方向合成蛋白质，另一方面也能以相反方向合成另一个蛋白质。这种重叠现象一方面在细菌体内参与调控基因的转录，一方面则在较小的病毒基因组中，扮演增加信息量的角色。为了缩减基因组的大小，也有某些病毒以线状或环状的单股脱氧核糖核酸作为遗传物质。
超螺旋
脱氧核糖核酸链在双螺旋基础上如绳索般扭转的现象与过程称为DNA超螺旋。当脱氧核糖核酸处于“松弛”状态时，双螺旋的两股通常会延着中轴，以每10.4个碱基对旋转一圈的方式扭转。但如果脱氧核糖核酸受到扭转，其两股的缠绕方式将变得更紧或更松。当脱氧核糖核酸扭转方向与双股螺旋的旋转方向相同时，称为正超螺旋，此时碱基将更加紧密地结合。反之若扭转方向与双股螺旋相反，则称为负超螺旋，碱基之间的结合度会降低。自然界中大多数的脱氧核糖核酸，会因为拓扑异构酶的作用，而形成轻微的负超螺旋状态。拓扑异构酶同时也在转录作用或DNA复制过程中，负责纾解脱氧核糖核酸链所受的扭转压力。